提高驼峰设备可靠性的探讨

丁恩山

（中国铁道科学研究院 研究生部，北京 100081）

徐州北 ( 编组 ) 站下行系统自 2005 年 12 月、上行系统自 2009 年 12 月开通运行以来，总体运营状况良好，但仍然存在车辆安全连挂率低、溜放车辆被夹停或超速连挂造成车辆损坏的情况，严重危及调车场作业安全和效率。车站调车场的软件控制模式、硬件故障、减速器制动力弱、测重不准、测长不准、风力异常等速度控制环节异常均可导致溜放车辆超速；而溜放车辆被夹停与雷达测速是否准确、减速器制动力的大小、车辆类型的确定等因素有关，同时与测速雷达、传感器、测重仪、减速器等驼峰设备的工作状态密切相关。

1 测速雷达故障原因分析及对策

雷达是驼峰调速系统中的基础测量设备，其工作性能直接影响编组站的解编能力和溜放作业安全。目前，徐州北站上、下行调车场均采用 T · CL-2 型测速雷达，该型测速雷达在现场使用过程中存在外部原因产生干扰的问题，给溜放作业安全带来不良影响。

1.1 暴雨产生的干扰

在暴风雨天气条件下，徐州北站调车场多次出现车辆被夹停在减速器区段或车辆在减速器出口超速的现象。T · CL-2 型测速雷达受暴风雨影响较大，若雨滴干扰大于车速信号，则雷达显示的不是车速，而是雨滴的速度。当雨滴的速度大于减速器出口定速时，车辆将被夹停在减速器上；当雨滴的速度小于减速器出口定速时，减速器将提前缓解，造成车辆溜放超速。针对上述问题，徐州北站调车场采取了以下措施。

（1）更换雷达类型。T · CL-2 型测速雷达为线极化波雷达，雨滴对雷达干扰较大。目前，市场上有圆极化波的雷达，该雷达能有效降低暴风雨的干扰。圆极化波有左旋和右旋两种不同的旋转方向。由于车辆为平面，对圆极化波产生反射，其旋转方向不变，雷达能够接收；雨滴为球面，对圆极化波产生反射，其旋转方向相反，雷达不能接收。因此，应采用圆极化波雷达[1]。

（2）人工干预驼峰溜放作业。降雨时相关作业人员在车站作业楼盯岗，随时查看雷达数据，当发现降雨影响雷达测速时，要求驼峰作业人员降低推峰速度，加大驼峰溜放作业间隔，必要时采取人工手动控制减速器或停止溜放作业。

1.2 振动引起的干扰

车辆通过测速雷达相邻股道时，将引起很大的振动，如雷达箱及支架不能有效降低这些振动，则引起雷达噪声，影响雷达测速的平稳性，为此采取以下应对措施。

（1）尽量加大、加深雷达箱的下部基础，并将基础与雷达箱连成一体，减少邻线过车时箱体的振动。

（2）定期检查并更换箱体内雷达支架上的减振器，保持减振器状态良好，减少过车时雷达的振动。

（3）保持雷达支架上各固定螺丝、螺母的紧固和弹簧弹性的良好，雷达与支架间固定良好，避免雷达晃动。

1.3 邻线及本线作业车产生的干扰

在溜放作业过程中，难行车进入一、二部位减速器时车速较高，车辆不易被夹停；但在车辆溜放至三部位减速器区段时，车速已经下降，减速器在制动过程中，车辆减速度过大，车辆会出现瞬间停车或车速低于 3 km/h。如此时邻线有溜放车辆或本线有车辆继续溜放，电磁波通过本线车辆反射到其他溜放车辆，雷达将会显示异常高速，造成减速器重复动作，车辆被夹停在减速器上。此现象容易发生在本线溜放车辆为敞车、棚车时，溜放车辆为厚轮车及难行车也易发生溜放车辆途停的现象。引起雷达测速异常的原因是：①对个别进入三部位减速器的速度过低的车辆，由于减速器开口尺寸调整至下限，造成过度制动，从而夹停车辆；②雷达角度调整不当，雷达主瓣波已辐射到邻线，邻线来车时将对本线溜放车组测速形成干扰，此现象在空平板车组溜放中较为常见；③驼峰测速雷达是连续多普勒信号，运用多普勒原理实时测量运动目标的速度。所谓运动目标，是指一切能对电磁波形成反射的运动物体，如行人、晃动的杂草、晃动的树叶等都对雷达测速造成干扰。对此主要采取以下措施。

（1）对易途停车辆进行人工干预。对难行车、异型车、厚轮车等易途停的车辆，在通过减速器区段时，车站作业人员要人工干预，防止车辆被夹停，造成撞车[2]。

（2）调整减速器开口位置。调整减速器开口尺寸至上、下限中间位置，防止轻车、难行车被夹停。

（3）调整雷达角度。为防止雷达受外来信号的干扰，调整雷达水平与垂直仰角。经过多次试验，确定雷达测试仪在减速器出口绝缘节两轨中心处及高度相对于车辆钩头中心距轨面高度处，所测雷达功率为最大，可以有效降低外来干扰。

（4）清除其他干扰。在雷达前方及附近应无杂草、树、行人等对电磁波形成反射的物体，以减少对雷达的干扰。

（5）降低雷达功率。降低雷达功率可以有效降低邻线溜放车辆及后续溜放车辆对本线溜放车组的干扰，使雷达主瓣辐射区尽量在减速器区段内。

1.4 高温季节雷达故障发生率高

相关规范规定，雷达工作温度上限为 70℃，而在炎热夏季，阳光直晒下的雷达箱内温度高达 75℃，再加上雷达自身散发热量，箱内温度将高于 75℃，造成雷达工作状态不稳定。为此，应在雷达箱外部加装隔热防护罩，以有效解决高温季节雷达故障发生率高的问题。

2 传感器故障原因分析及对策

传感器的主要作用是车辆跟踪、计轴、判断追钩、判断途停、放头拦尾及速度采集等。传感器工作状态的稳定与否决定着驼峰作业效率和车辆安全连挂率。徐州北站下行调车场采用的是凸出极磁电式轨道传感器，使用该设备多次出现丢轴，造成误报摘错钩、减速器出口超速和车辆途停等现象，甚至出现了车辆在三部位处失踪、失控的严重问题。

2.1 故障原因分析

传感器踏板为无源踏板。信号电压与通过传感器的车轮速度、轮缘与传感器顶面的距离、轮缘是否压过传感器的中心位置有关，如果信号电压过低，易出现丢轴现象。因此，为提高现场传感器的工作效能，必须有稳定的信号输出，为此要求轨面与传感器顶面的距离，以及钢轨内侧与传感器凸出台的距离是固定值。据调查，钢轨磨耗 1 mm 需 1～2 年的时间，因此车轮轮缘高度是一个相对固定值，轨面与传感器顶面的距离易确定，是一个相对固定值。但钢轨内侧与传感器凸出台的距离不易确定，其主要原因如下。

（1）线路轨距不是一个固定值。轨距的范围为1 433～1 441 mm。

（2）轨缘与钢轨内侧的距离不是固定值。由于车辆在弯道与直道的走行状态不一致，在弯道运行时，车辆往内侧横向偏移。

（3）车辆在钢轨上做蛇形运动。整个车辆或个别轮对沿轨道前进时做周期性的横向运动，对传感器工作效能影响很大。

2.2 对策

传感器凸出台与钢轨内侧的距离应根据踏板安装处的具体情况进行调整。

（1）安装在钢轨弯股区段外侧的传感器，其凸出台与钢轨内侧的距离应在 12 mm 左右。

（2）直股轨距应在 1 433～1 441 mm 范围内，其凸出台与钢轨内侧的距离应在 2～10 mm 范围内 ( 根据轨距进行调整 )。

（3）在车辆或个别轮对做蛇形运动的区段，应认真查看车轮压过钢轨平面上的痕迹，根据痕迹确定车辆或个别轮对在传感器安装处的游离状态再进行具体调整。

除上述情况外，传感器表面应保持水平，表面无积物 ( 特别是铁磁物质的积物 )，且固定良好。

3 测重设备故障原因分析及对策

车辆的重量等级是确定车辆减速器出口速度的重要依据，有效控制车辆出口速度是车辆安全连挂的保证，也是驼峰综合自动化溜放系统作业效率的保证。

3.1 测重设备故障原因分析

徐州北站调车场采用的 T · ZY1 型测重机是一种新型设备，工作状态尚不稳定，故障率较高。其发生故障的主要原因如下。

（1）缺乏测重机故障处理的标准程序。由于该设备没有详细的图纸，在处理故障时缺少合理、有效的方法，仅凭维修人员的经验盲目处理，给日常的维修工作带来很多不便。

（2）测重头安装孔径不标准。塞钉式压磁传感器的核心部件是压磁传感器，当压磁传感器出现故障或工务部门更换装有压磁传感器的钢轨时，需要重新安装压磁传感器。但每次更换完压磁传感器后，由于测重头安装孔径不标准，经常发生测重系统工作不稳定、误差大，甚至测重系统不工作的情况。

3.2 对策

3.2.1 测重系统室外安装调试方法

（1）压磁测重传感器在安装之前，对枕木下的道砟进行夯实捣固。压磁测重传感器要求钢轨接缝处平直，无高低起伏，传感器应安装在测重轨的中心位置，使用游标卡尺进行定位，50 kg/m 钢轨距顶高度为 ( 81±1 ) mm。在现场进行钻孔时，应使用专用的手扳钻孔，在安装孔钻完后用绞刀绞出锥度，钢轨外侧孔径应为 ( 23.5±1 ) mm，使传感器的铁芯正好在钢轨腹部中央，否则将影响性能。绞孔时钢轨外侧的孔径要大于内侧孔径。安装孔绞好后抹上机油，将传感器按规定的角度装入，用螺母拧紧后，接电缆插头。

（2）为防止松动，在固定螺丝上加装一个防松螺母。

（3）在测重头引出线上加装硬橡胶绝缘防护套管，以防止引出线绝缘磨损、老化后发生破皮伤线故障，同时还可以减轻钢轨起伏时对线头的牵拉力。

（4）检查传感器定位槽与轨面是否保持平行或垂直，角度偏差不得大于  10°；其安装位置应在两枕木之间的中间位置，间距不得小于  0.4  m。

（5）检查励磁电源，使其输出电压为 ( 5±0.3 ) V，安装后的零信号应在  300 mV 以下，用人工方式踩压传感器任意侧钢轨时，输出电压应有  4 mV 以上的变化。

3.2.2 室内调整方法

（1）调整室内的励磁电源，使其输出电流为0.4  A，在室外电缆盒的相应端子上，用数字电压表测量激励电压应为 5  V 左右，安装后的零信号应在300  mV 以下。

（2）通过测重主机前面板测试孔将传感器输入信号、放大输出信号、峰值输出信号分别接入示波器，观察车轮经过传感器的输出信号，使传感器两边输出波形基本对称。观察整流放大后的输出信号，做到先有正电压，后有负电压。正电压输入值等于或大于负电压输出值，如果正电压较小，则调整移相电路的电位器，使之正负电压值基本对称。记录峰值输出信号，当有车轮通过时应有正脉冲电压输出。其输出幅度基本与轮重成正比。当有车轮通过传感器时，计轴蜂鸣器有音响，说明中断输出信号正常。

（3）无进轨信号时对调零电位器进行调整，拨动调零开关，在工作状态下，零点电压基本无变化；对过零电压值进行调整，使之上行在 －1～－2  V、下行在 0.2～1 V。

（4）在驼峰作业楼安排人员与作业员进行联系，在溜放过程中，随时通报实际编组车辆的车型及载重情况，室内人员观察测重机面板上的重量显示，并与驼峰作业楼反馈的实时信息进行比较，根据显示的数据对重量精度电位器进行调整。

4 结束语

驼峰设备质量直接决定驼峰的作业效率，影响编组站的畅通能力。因此，分析测速雷达、传感器、测重仪等驼峰设备故障产生的原因，采取相应的对策措施，从而提高设备运用的可靠性，对新时期和谐铁路的建设和发展具有重要的意义。

[1] 蒋大明，戴胜华. 自动控制原理[M]. 北京：清华大学出版社，2008.

[2] 刘文涛，张红亮. 大轴重货车驼峰溜放超速原因分析与对策[J]. 铁道运输与经济，2010，32(3)：88-90.